環境保護立法的一個重要組成部分,就是環境質量標準,水泥工業環境質量標準的建立或修訂,都是以本行業及國家與之相關行業的技術發展為基礎的。標準的發布實施,一方面能促進本行業技術裝備進步,更重要的是保護人們身體和環境生態平衡。
我國水泥工業的快速發展舉世矚目,但水泥工業NOx排放的控制技術和立法,與整體水泥工業發展相比是不相稱的。目前現有生產線(含水泥窯焚燒危險廢物生產線)和新建生產線(含水泥窯焚燒危險廢物生產線)或新建的NOx排放限值為800mg/m3,2.4kg/t-cl;水泥窯中當然也包括立窯,執行的也是這一排放限值。總之,800mg/m3,2.4kg/t-cl這個單一指標已成為水泥NOx排放的唯一限值。
水泥工業清潔生產標準按規模分為:二、三級≥200t/d規模的生產線,自然不包括小型干法窯生產線,特種水泥生產線和立窯生產線。NOx排放限值是指末端處理前的狀況,一級≤2.0kg/t,二、三級≤2.4kg/t,如果以GB4915-2004標準規定單位熟料煙氣量為3.0Nm3/kg-cl。則二、三級指標與GB4915-2004標準NOx限值相同,對一級指標≤2.0kg/t的規定,則比GB4915-2004標準嚴格一些,達到667mg/m3。
針對GB4915-2004和HJ467-2009兩個標準NOx的限值,一些機構及業內人士提出對其進行修訂。原因之一,NOx排放污染環境,對人類身心健康有害。原因之二,與國外發達國家相比,具有較大差距,為縮小差距,修訂成為必然。原因之三,引進國外的末端治理技術裝備,消化轉化為自主創新技術,減排NOx數量。原因之四,完成與主管部門簽訂的指標任務。對NOx限值修訂為多少,更是眾說紛紜。環保部一位負責人考察一大型水泥企業NOx排放控制技術后,聲稱要制訂史上最嚴的NOx排放標準,這個部門的另一位負責人則表示,NOx限值為300mg/m3~400mg/m3,或不高于國外最嚴的限值,為500mg/m3。一大型企業的主管提出500mg/m3~600mg/m3的指標。資深專家也建言,NOx限值制修訂要借鑒參考歐盟、美國、日本、德國等發達國家的指標進行修訂。
客觀定位的幾個問題
世界上各個國家間經濟發展水平千差萬別。我國是發展中國家,其特點是發展最快、國家最大。但是“發展中國家”的屬性是經濟社會發展和人民生活水平相對較低,尚處于從傳統農業社會向現代工業社會轉變過程中的國家。相對于發展中國家,發達國家在國際上要承擔相對多的責任。其通過承諾更多的國際義務,或不尋求某些特殊的待遇而確立自己發達國家的地位。
對NOx排放限值的指標,我們可以承諾為全人類的地球環境質量多做貢獻,但也應適當規避一味追求超越能力所能達到的做法。正確定位我國是發展中國家的客觀事實,是考慮問題的出發點和歸宿。
我國是水泥大國,2011年水泥產量已超過世界水泥產量的50%,連續27年居世界第一。經過多年的結構調整,80%以上的水泥為新型干法水泥,新型干法技術和裝備成為水泥生產能力的主導。世界上先進的技術和裝備在水泥行業內得到廣泛應用。與NOx排放控制技術相關裝備得到規范應用,用于前端治理技術的燃燒器,如皮拉德、多福樂和引進技術轉化的奧通等。分解爐裝備如日本的RSP、NSF、KSV、MFC、DD爐等,丹麥的FLS爐,德國的Prepol或Pyroclon管道型分解爐等,以及這些經過改造性能提高的各類低NOx產生量的分解爐。長徑比1:10~1:12各種規模的短窯等。經過30年的拼搏,我國自主創新技術的各類水泥熱工設備和技術,目前也在一定程度上代表國際的先進水平。因此可以針對現有的技術和裝備作為考慮制、修訂NOx排放限值的基礎。但也要重視與發達國家水泥窯焚燒廢物的不足。一方面,我國水泥窯協同處置生活垃圾廢物處于起步階段,僅極少數生產線配置了垃圾焚燒裝置;另一方面,在焚燒垃圾獲得熱量方面,即燃料替代率方面不足20%,這兩方面的差距,恰是歐盟和德國NOx排放低限值的基礎。在我國先進技術裝備的廣泛使用與焚燒廢物的普及率、替代率低之間找到結合點,應是氮氧化物排放限值的亮點。
制、修訂標準,不管是產品類、方法類、管理類的標準,還是國家級、行業級或地方級標準,都要遵循制修訂標準的基本原則,即先進性、普遍性、可行性。標準不同于行政指令,盡管標準有強制性或推薦性標準中有強制性條款,但標準與行政指令有差別。上下級間簽訂的責任書中,要保證履行條款要求,完成NOx的排放量,要由各種保證措施完成,不應把NOx排放限值認為是唯一的措施。標準反映出一個國家或地區經濟技術的發展水平。技術促成標準的產生,相反,一個標準會對技術及生產起到促進作用。根據我們的技術現狀,就會自然地意識到,制定最嚴的標準或等同于行政指令的標準,這種指導工作的思想方法或技術路線是不可取的。NOx排放限值的確定必須遵循標準制、修訂的原則,這是制、修訂標準的底線。
信息采集和數據使用
水泥工業NOx排放限值的制訂,信息采集和數據使用是制、修訂標準中確定NOx排放限值的重要依據。來自各方的信息數據,其中有大量是可信的,但有的是判斷失誤,有的是過時的,也有的是隱含某方利益所拋向行業的。判別數據的真偽,決定于人們的專業技術素質和相關知識的水平。這里介紹兩個與NOx排放限值相關的參數:
1.單位熟料標況風量
GB4915-2004選取單位熟料標況風量為3m3/kg-cl。目前有專家建議取值1.6m3/kg-cl~2.0m3/kg-cl。近期資料以2m3/kg計算的較多,出預熱器高溫煙氣標況風量,根據部分熱工測定計算最低的達到1.4m3/kg-cl左右。
筆者查閱資料,某2500t/d生產線高溫煙氣量1.462Nm3/kg-cl、某1200t/d生產線為1.53Nm3/kg-cl、某7500t/d生產線為1.408Nm3/kg-cl、某4500t/d生產線為1.8242Nm3/kg-cl,出預熱器高溫煙氣標況風量值波動在1.4Nm3/kg-cl~1.8Nm3/kg-cl,現在新型干法水泥窯窯尾預熱器出一級筒煙氣量超過1.8Nm3/kg-cl的較少,如果運行值超過此值,則系統風量大,會引起電耗上升。溫度約在290℃~330℃范圍,預熱器高溫煙氣通過高溫風機,進入余熱電站鍋爐,約200℃出來的煙氣進入生料磨系統,最后進入廢氣處理系統的除塵器,而排入大氣。NOx等污染物監測點設在廢氣排放的排氣筒。因此排出氣體流量與出預熱器的相比,因溫度壓力及經過各類設備的漏風,還有一些設備加工物料產生的煙氣影響,差別還是很大的。GB4915-2004規定的單位產品排放量,對窯磨一體機,在窯磨聯合運轉時,以磨機產生的物料量計算,在水泥窯單獨運轉時,以水泥窯產出的熟料量計算,“該標準NOx有的排放限值的排放濃度800mg/Nm3與單位產品排放量2.4kg/t并列”,成為一組閉環數據,由此計算,單位產品排放煙氣量(標況)為3m3。現在窯磨一體機+余熱發電或+協同處置,單位熟料產品產生的標況煙氣量不同于GB4915-2004時的工藝流程。因此,這一數據的明確表達很有必要。
2.單位煙氣量排放濃度mg/Nm3與ppm的換算關系
ppm是濃度的表示方法,稱為百萬分之一,它分為體積比和質量比兩種,ppm在NOx排放作為濃度單位使用。
使用質量濃度單位(mg/m3)作為空氣污染物濃度的表示方法,可以方便計算出污染物的真正量。但質量濃度與檢測氣體的溫度、壓力環境條件有關,其數值會隨著溫度、氣壓等環境條件的變化而不同;實際測量時需要同時測定氣體的溫度和大氣壓力。而在使用ppm作為描述污染物濃度時,由于采取的是體積比,則比較方便。那么ppm(體積)和mg/m3的換算比值是多少呢?各個水泥、建材報刊雜志有兩個較為接近的數據,一個是1mg/Nm3≈1.7cm3/Nm3。另一個是1mg/Nm3≈1.8cm3/Nm3。筆者認為,煙氣由N2、CO2、O2、H2O等主要氣體和少量的CO(也可能沒有)、氬氣及微量NOx組成,根據煙氣中的主要組成氣體和微量組成NOx進行計算。1mg/Nm3≈2.02cm3/Nm3~2.05cm3/Nm3,也可能略超出這個范圍。mg/Nm3與ppm間的換算值最好在標準中明確。但根據國家規定,使用國際單位制,其中濃度表示方法ppm已不用了。當前,一些單位由于某種原因使用ppm,如監測儀器儀表的顯示數值,不過應該注明ppm是體積比,還是質量比,也應根據水泥窯廢氣的工況組成計算出mg/Nm3與ppm的換算值,以便正確明白表述NOx的排放量。
來源:數字水泥網
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